Đồ án thuyết minh MÁY làm đất

2.1.2 Phân loại -Máy ủi thường được phân ra theo loại công suất động cơ, lực kéo, kiểu điều khiển, đặcđiểm thiết bị di chuyển và kết cấu của bộ phận công tác.. -Khi máy ủi làm việc gặp c

LỜI NÓI ĐẦU

Sau quá trình học tập nghiên cứu môn học Máy làm đất chúng em đã được trang bịnhững kiến thức lý thuyết cơ bản về các máy làm đất Đó là những cấu tạo, đặc tính,thông số kỹ thuật, nguyên lý tính toán, phạm vi áp dụng sự kết hợp của các máy trongquá trình sử dụng thực tế

Hiện nay trong lĩnh vực cơ giới hoá thi công, lĩnh vực máy làm đất rất đa dạng vàphong phú, với rất nhiều chủng loại, đặc tính kỹ thuật, khả năng làm việc khác nhau.Công việc mà máy làm đất thực hiện chủ yếu là việc đào đắp, san nền, làm móng Nhưvậy điều kiện làm việc là thường xuyên trực tiếp ở ngoài trời, tiếp xúc với bụi đất, mưagió Yêu cầu đối với người quản lý sử dụng cần phải nắm bắt được toàn bộ những đặctính và khả năng làm việc của máy Còn đối với người thiết kế cần phải nắm được cácthông số kỹ thuật, yêu cầu kết cấu, khả năng chịu lực, các sơ đồ dẫn động Từ nhữngyêu cầu đó cần tiến hành tính toán thiết kế để đảm bảo máy sau khi thiết kế, chế tạo máy

có đầy đủ tính năng, khả năng làm việc như yêu cầu hỹ thuật đề ra

Đồ án môn học Máy làm đất sẽ giúp cho chúng em nắm bắt được trình tự tính toán vàkết cấu máy cụ thể Từ đó sẽ giúp cho chúng em củng cố được những kiến thức lý thuyết

đã học nắm bắt được trình tự tính toán các yêu cầu cụ thể khi tiến hành thiết kế máy cụthể ứng dụng sau này

Đây là lần đầu thiết kế máy làm đất nói chung và máy ủi xới nói riêng.Trong quá trìnhtính toán thiết kế còn nhiều thiếu sót,trình bày chưa được tốt.Nhưng đây là sự cố gắngrất nhiều để hoàn thành công việc được giao.Em mong sự đóng góp của các thầy và cácbạn để bài làm hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1 SỐ LIỆU VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN

1.1 số liệu thiết kế:

Đầu đề: Thiết kế máy ủi + xới đất.

Các số liệu ban đầu:

-Chiều dài bàn ủi: 2600 mm

-Chiều sâu cắt đất : + ủi: 300 mm

+ xới: 350 mm-Số răng xới: 4 răng

-Độ dốc khi máy lên dốc: i=15%

-Xác định các thông số cơ bản của máy

-Tính toán kéo máy ủi

-Tính năng suất máy ủi

Xác định lực tác dụng lên máy và thiết bị ủi, thiết bị xới

2.3 Phần tính toán và thiết kế :

-Tính toán và thiết kế hệ thống thủy lực

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN CHUNG

2.1 Công dụng, phân loại, cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ủi

+Lấp hào, hố và san mặt bằng nền móng công trình

+Đào và đắp nền cao tới 2 m

+Ngoài ra máy ủi còn có thể làm các công viêc chuẩn bị mặt nền như: bào cỏ, bóc lớptầng phủ, hạ cây(đường kính tới 30cm), nhổ gốc cây, thu dọn mặt bằng thi công Máycòn được dùng để làm nhiệm vụ kéo cây hoặc đẩy các phương tiện khác

2.1.2 Phân loại

-Máy ủi thường được phân ra theo loại công suất động cơ, lực kéo, kiểu điều khiển, đặcđiểm thiết bị di chuyển và kết cấu của bộ phận công tác

*Tuỳ thuộc vào độ lớn của công suất động cơ và lực kéo danh nghĩa ở móc kéo của máy

cơ sở, máy ủi được chia thành các loại:

+Rất nặng (công suất trên 300CV, lực kéo trên 30T)

+Nặng (công suất 150-300 CV, lực kéo 20-30T)

+Trung bình (công suất 75-150 CV,lực kéo 13.5-20T)

+Nhẹ (công suất 35-75 CV, lực kéo 2.5-13.5T)

+Rất nhẹ (công suất 3.5 CV, lực kéo 2.5T)

*Theo kiểu điều khiển nâng hạ lưỡi ủi ta có:

+Điều khiển bằng tời + dây cáp

+Điều khiển bằng cilanh thuỷ lực

*Căn cứ vào thiết bị di chuyển ta có:

+Máy ủi di chuyển bằng bánh xích

+Máy ủi di chuyển bằng bánh lốp

*Hiện nay máy ủi có hệ thống điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực có nhiều ưu điểm nênthường được chọn trong quá trình thi công

2.1.3 Cấu tạo

-Máy ủi- xới là sự kết hợp của 1 đầu kéo với 2 bộ phận công tác ủi Bộ phận này đượcchế tạo từ kết cấu thép với mối ghép hàn và các cụm chi tiết liên kết với nhau chủ yếunhờ khớp xoay.Bộ phận ủi có thể là vạn năng hoặc không vạn năng, với kiểu vạn năngthì khung ủi có kết cấu liền khối và được nối với lưỡi ủi bằng khớp cầu

-Lưỡi ủi bao gồm 2 phần cơ bản là thân lưỡi và lưỡi cắt Thân lưỡi chế tạo từ thépthường còn lưỡi cắt có dạng tấm được chế tạo từ thép hợp kim Mangan gồm 3 mảnh rờinhau và được ghép với thân lưỡi bằng các bulông đầu chìm Bộ công tác ủi được liên kếtvới máy cơ sở thông qua liên kết chốt xoay ở chân khung ủi và hệ thống thỷ lực liên kếtkhông gian

2.1.4 Nguyên lý làm việc

-Hạ lưỡi ủi bập xuống nền đào, cho máy tiên lên, đất dần dần tích tụ lại trước lưỡi ủi.Khi đã tích đầy, vận chuyển khối đất đào bằng cách cho máy nâng lưỡi ủi lên một mức(chưa thoát khỏi nền đào) Với mục đích đào thêm chút ít để bù hao khi vận chuyển.-Khi ta muốn rải đều khối đất đã vận chuyển, cần phải nâng lưỡi ủi lên theo chiều dàimuốn rải và tiếp tục cho máy tiến

2.2 chọn máy cơ sở và xác định lực kéo.

Khíp­vµ­1­Xy­Lanh­Thñy­Lùc L­ ìi­Xíi­§iÒu­KhiÓn­B»ng­2­Xy­LanhThñy­Lùc

Các Phương Pháp Điều Khiển Lưỡi Xới.

Thông số : + Khối lượng máy kéo cơ sở: Gm = 16,09 T

+ Công suất máy kéo: 132 KW

+ vòng quay động cơ: 1250 v/ph+ Tốc độ di chuyển lam việc: 3,6 km/h

 Kiểm tra điều kiện sau:

∑W ≤ P k ≤ P b

Trong đó: ∑W-Tổng các lực cản tác dụng lên máy ủi xới;

P k-Lực kéo tiếp tuyến của máy kéo;

P b-Lực bám giữa cơ cấu di chuyển và mặt đường

∑W = Wtb ủi+Wmáy +Wtb xới

-Thay số liệu vào tính ta có: W2 = 1,8.17,5 0,7 = 22,05(KN)

W3-lực cản di chuyển khối đất cuộn lên phía trên bàn ủi

-Khi máy ủi thực hiện quá trình đào và tích đất, phía trước bàn ủi đất được cuộnlên trên để tạo thành khối đất lăn có thể tích V và trọng lượng là Gđ Khối đất này sẽ nénvào bề mặt làm việc của bàn ủi áp lực N Dưới tác dụng của N, tại bề mặt tiếp xúc giữakhối đất lăn và lòng bàn ủi xuất hiện lực ma sát Fms , chống lại chuyển động của đất khi

nó cuộn lên phía trên bàn ủi:

1=0,6: Hệ số ma sát giữa thép và đất.

Thay số vào công thức ta có : W3= 0,6.1,8.17,5 cos 2450 = 9,45 kN (T)

 W4- lực cản ma sát giữa dao cắt của bàn ủi và đất

-Lực cản này phụ thuộc vào thành phần thẳng đứng của lực cản cắt R2 và trọng lượngcủa thiết bị ủi, xác định theo công thức sau:

W4=1.(R2+GTB)

Trong đó:

R2 : lực cản theo phương thẳng đứng,

R2 = k.x.B

k : Hệ số khả năng chịu tải của đất; k = (50 – 60) N/cm2

x: chiều rộng mòn của dao cắt thường, x =1-1,5 cm

Vậy Wtb ủi = 1,202+2,205+0,945+2,26 =6,612 T

 Wmáy -lực cản di chuyển máy ủi-xới

Wmáy= Gm.(f±i)

Gm-Trọng lượng máy cơ sở, Gm = 16,09 T

f-Hệ số cản lăn,với máy ủi-xới bánh xích f=0,1

i-độ dốc của bề mặt làm việc

B: chiều rộng của phoi đất, B = 0,08 m

h : chiều dày phoi đất, chọn h =0,15m

K2 :Hệ số cản cắt thuần túy, Với đất cấp III thì K2 = 5,5-13; chon K2 =5,5

 Tính Pb

Pb = φ Gb =φ Gm.cosα.kcd

Trong đó:

Gb :Trong lượng bám;

Gm: Trọng lượng máy ủi;

α: Góc nghiêng máy làm việc theo phương ngang, α< 100 nên cosα =1

φ : Hệ số bám giữa dải xích với mặt đường, chọn φ = 0,09

kcd : hệ số kể đến trọng lượng máy phân ra các bánh chủ động, kcd =1 đối với bánh xích

Chiềudài(mm)

Chiềurộng(mm)

Chiềucao(mm)

TrọnglượngMK(T)

2,36 3,78 4,51 6,45 10,15

2.3.2 Thông số thiết bị ủi

Thiết bị ủi điều khiển bằng thuỷ lực bàn quay

-Trọng lượng thiết bị ủi : G1=3,218 (T)

-Các thông số được chọn như sau :

6 Góc tạo bởi bàn ủi và dọc trục  600

7 Góc tạo bởi trục dao cắt với phương

0

- Bán kính cong của bàn ủi được xác định theo công thức:

H = a sin + R(cos +cos0) => R =

H−a sin δ

cosδ +cos β0

+a =180 (mm) chiều rộng vùng phẳng trên bàn ủi để lắp dao cắt

Thay các số liệu vào ta có: R= 875(mm)

-Chiều cao tấm chắn phía trên bàn ủi tính theo công thức :

b =(0.15 0.25).H Thay số liệu vào ta có : b=200 (mm)

-Lực tác dụng lên dao cắt:

R 2

1

R P

+R2 lực theo phương thẳng đứng tớnh theo cụng thức:

R2 = k’.x.B

k’ =50 N/cm2 hệ số chịu tải của đất

x=1 cm độ rộng mũn cựn của dao cắt

B = 260 cm bề rộng của bàn ủi

Thay số vào cụng thức trờn ta cú : R2= 13000 (N)

+R1 lực theo phương nằm ngang tớnh theo cụng thức:

R1 = 1 R2 (N)

1=0.5 hệ số ma sỏt giữa thộp và đất

Thay số vào ta cú : R1= 6500(N)

2.3.3 Tớnh với thiết bị xới:

-Thiết bị xới được lắp phớa sau mỏy cơ sở, điều khiển bằng thuỷ lực

Cú kết cấu như sau :

5-Máưđểưlắpưrăngưxới 4-MáưđểưlắpưPiston 3-Răngưxới 2-CầnưPistonưcủaưxilanhư 1-Dầmưchính

1

3

4 2

5

- Trọng lượng của thiết bị xới G2=2,41 (T)

-Số lượng răng xới Z = 4

-Tầm với của răng xới : l=500(mm)

-Chiều sâu xới lớn nhất h max=350 (mm)

-Các lực tác dụng lên lưỡi xới:

1

R

P

R2

+Lực cản đào theo phương ngang : P1=T.k1

k =0.8 hệ số sử dụng lực kéo của máy xới

T: Lực kéo danh nghĩa máy cơ sở: T= 11,88 T =118800N

Thay số vào công thức ta có: P1=118800.0,8=95040 (N)+ Lực cản đào theo phương thẳng đứng tác dụng lên răng xới được xác định theocông thức của giáo sư viện sỹ I.U.A Vetơrốp :

P2=P1.tg α

với =250 Thay vào công thức trên ta có : P2 = 44318 (N)

- Chiều cao nâng bộ răng xới khỏi mặt đất khi di chuyển máy phải đảm bảo sao cho góctạo bởi giữa đường trục tâm của răng xới và phương ngang không nhỏ hơn 200 Theokinh nghiệm với máy xới loại trung bình chọn : H=650mm

-Góc cắt của răng xới  =400 dùng răng thẳng

-Tiết diện ngang của răng xới tại giữa răng có dang hình chữ nhật với chiều rộng b vàchiều cao h Thông thường : b=(60÷ 100)(mm), h=(150÷200)(mm) ta chọn :

b x h=125x200 (mm)

-Góc sắc của răng xới : = ; =60 là góc sau của răng xới Vậy ta có =340

-Chiều cao h1 của răng xới (hay còn gọi là chiều dài của răng xới) thường chọn dựa vàochiều sâu xới lớn nhất :

-Ta chọn bước răng là : t=500(mm)

-Khoảng cách từ mép xích di chuyển của máy đến bộ răng xới :

a=(1.5 ¿ 2.0) hmax

Thaysố chọn ta được : a=525 (mm)

-Vận tốc nâng, hạ bộ răng xới :

Trong sơ đồ trên, các lực tác dụng lên máy ủi gồm:

-Trọng lượng thiết bị làm việc GTB

-Phản lực P của đất tác dụng lên dao cắt được phân thành hai thành phần P1 theophương ngang và P2 theo phương thẳng đứng Riêng với máy ủi vạn năng có thêm thànhphần P3 có phương vuông góc với trục dọc của máy.

-Lực nâng S trong cơ cấu nâng thiết bị làm việc

-Phản lực tại khớp bản lề liên kết giữa khung ủi với máy Pc Phản lực Pc phân thành 2thành phần:

+ Xc theo phương thẳng đứng

+ Zc theo phương ngang

1-Xác định các lực tác dụng lên máy ủi.

1 Trọng lượng thiết bị ủi GTB

a) Khi bàn ủi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất (dao bị mòn cùn)

-Trước bàn ủi chưa có khối đất lăn, lúc đó:

P1=R1= 0,65(T) ; P2=R2=1,3 (T)

ở đây P2 hướng lên và điểm đặt của P1 và P2 nằm tại mặt nền đất cơ bản

b) Khi nâng bàn ủi ở cuối giai đoạn cắt đất và tích đất

-Trước bàn ủi đã có khối đất lăn Khối đất này tạo ra áp lực N, nén vào lòng bàn ủi Dướitác dụng của N, tại bề mắt làm việc của bàn ủi xuất hiện lực ma sát Fms, cản lại chuyểnđộng của đất khi nó cuộn lên phía trên bàn ủi: Fms=1.N

-Mặt khác lực ma sát này được xác định theo công thức: Fms=Gđ.1.cos

Vậy P1 và P2 được xác định theo công thức:

P1=N.sin(+1)+R1

P2=N.cos(+1)-R2

-ở trường hợp này lực P2 hướng xuống và điểm đặt của P1,P2 được nâng lên, cách mặtnền đất cơ bản một đoạn: hp=(0.200.27).H  hp= 230 (mm)

+ Gđ=2,184 (T): Trọng lượng của khối đất trước bàn ủi.

-Khi máy ủi làm việc gặp chướng ngại vật ở dao cắt sẽ phát sinh tải trọng động.Lúc đó phản lực theo phương ngang của đất tác dụng dao cắt là lớn nhất:

P1max=P1c+P1đ

Trong đó:

+P1c=14,481 (T) lực cản tĩnh, tính theo lực kéo lớn nhất của máy kéo

+P1đ: lực động được xác định trên cơ sở khảo sát máy ủi và chướng ngại vật như một hệthống đàn hồi một bậc tự do Tính theo công thức:

P 1d=V0√m C0

Trong đó:

+V0=3,6 (km/h) là tốc độ chuyển động của máy ủi được tính tại thời điểm máy bắt đầu bịquay trơn khi gặp chướng ngại, tính tương ứng với lực kéo lớn nhất nên thường chọn V0

ở số I của máy kéo cơ sở

+m=3,218 (T): khối lượng của bàn ủi

+C0: Độ cứng tổng hợp của máy và chướng ngại vật Tính theo công thức:

C0=C1 C2

C1+C2

Trong đó:

+C1: độ cứng của thiết bị ủi: C1=.GTB với = 1.0 (kG/cm/kG) hệ số độ cứng của thiết

bị trên 1 kG trọng lượng của máy kéo  C1=3218 (kG/cm)

+C2: Độ cứng của chướng ngại vật: C2=.B với =2.8 (kG/cm/cm) là độ cứng củachướng ngại trên một cm chiều rộng bàn ủi  C2=728 (kG/cm)

Thay số vào tính toán ta có: C0= 594 (kG/cm) = 0,594(T/cm) P1đ=4,98 (T)

*Thay kết quả vào công thức trên ta có: P1max=19,461 (T)

-Để xác định P2 tiến hành giải phương trình :

-Lực P2 có giá trị max tại vị trí nâng bàn ủi lên ở cuối giai đoạn cắt đất và tích đất Khi

đó R1=R2=0 và góc cắt  có giá trị nhỏ nhất Lực P2 hướng xuống và được xác định theocông thức:

P2max=P1.cotg(+1)

*Thay các giá trị vào công tức ta có: P2max= 0.16 (T)

-Bàn ủi của máy ủi vạn năng có thể quay trong mặt phẳng ngang Khi góc quay của bàn

ủi  khác 90o, thì phản lực P của đất tác dụng lên bàn ủi được phân thành 3 thành phần.Ngoài hai lực P1 và P2 như ở trên còn thêm lực P3, có phương vuông góc với trục dọc củamáy Dưới tác dụng của lực P3 máy có xu hướng bị quay vòng Để máy vẫn có thể dichuyển thẳng về phía trước khi làm việc thì giá trị lớn nhất của P3 phải thoả mãn điềukiện bám của cơ cấu di chuyển khi máy bị quay vòng

P3.l  Mp  P3 Mp/l

Trong đó:

+Mp: Mô men cản vòng quay do tổng của các phản lực ngang của mặt đất tác dụng lên

cơ cấu di chuyển gây ra khi máy ủi quay vòng

Với máy ủi bánh xích: Mp =

l

Trong đó:

+p=0.8: Hệ số cản quay vòng của máy kéo xích

+L=2060 (mm): Chiều dài bề mặt tựa của xích di chuyển;

+G=19,31 (T): Trọng lượng máy ủi dồn lên dải xích di chuyển khi thiết bị ủi nângkhỏi mặt đất thì G chính là trọng lượng máy ủi

Thay số vào công thức trên ta có: Mp=7,96 (Tm)

+l=3750 (mm): Chiều dài cánh tay đòn tính toán

-Khi lực P3 làm máy ủi quay quanh điểm O thì P3 được xác định dựa vào mô men:

P3=M p

l

-Thay số liệu vào tính ta được: P3 = 2,12 (T)

3 Lực tác dụng lên cơ cấu nâng thiết bị ủi

Sơ đồ xác định lực trong cơ cấu nâng (ở vi trí ấn sâu dao cắt xuống đất)

* Khi bắt đầu ấn sâu dao cắt xuống đất

-ở giai đoạn cắt đất lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi được xác định từ phương trình cânbằng mô men của các lực với điểm C

Thay số vào ta có: Smax= 15,40 (T)

Giá trị lớn nhất của Smax trên cơ cấu nâng phải thoả mãn điều kiện ổn định của máy: Smax

 Sy

Trong đó Sy là lực trên cơ cấu nâng được xác định từ điều kiện ổn định của máy ủi Vớimáy ủi điều khiển bằng thuỷ lực , vị trí để xác định Sy là ở cuối quá trình cắt, trước bàn

ủi đầy đất, cơ cấu nâng làm việc để nâng thiết bị ủi, máy có xu thế lật

quanh điểm ngoài ra Sy còn được xác định ở vị trí bắt đầu ấn dao cắt xuống đất để thựchiện quá trình cắt, máy có xu thế lật quanh điểm B

+Tính khi máy máy ủi lật quanh điểm A

r

l l

r

Gtb

0 A

m

G

l l 1 T

+ GT và GTB là trọng lượng của máy kéo và của thiết bị ủi

-Lúc này ở phía trước bàn ủi đã tích đầy đất, đây là vị trí mà cơ cấu nâng làm việc nặng

nề nhất Những lực tác động lên thiết bị ủi trong trường hợp này gồm:

+ GTB: Trọng lượng thiết bị ủi

+Gđ : Trọng lượng của khối đất được nâng cùng bàn ủi

+Q: Lực cản trượt giữa khối đất được nâng cùng bàn ủi và phần đất còn lại trong khốiđất lăn trước bàn ủi

+P1 và P2: Phản lực của đất tại dao cắt

+Zc và Xc: Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy

Trọng lượng khối đất được nâng cùng bàn ủi xác định theo công thức:

G d=F1.B ρ= B H

2

ρ 2tg γ .K1

Trong đó:

+K1=0,25: Hệ số tỷ lệ giữa thể tích khối đất được nâng lên cùng bàn ủi và thể tích phầnđất còn lại của khối đất lăn trước bàn ủi

+B,H: Chiều rộng và chiều cao bàn ủi

+=1,75 (T/m3): Trọng lượng riêng của đất

+=500: Góc chảy tự nhiên của đất

+F1: Diện tích tiết diện ngang của khối đất được nâng lên cùng bàn ủi

Thay số vào công thức ta có: Gđ= 0,55 (T)

-Lực cản trượt được xác định theo công thức:

Q = C.F2

Trong đó:

+C=0.5: Hệ số bám của đất và đất khi chúng trượt tương đối với nhau

+F2: Diện tích bề mặt trượt giữa khối đất được nâng lên cùng bàn ủi và phần đất còn lạitrong khối đất lăn trước bàn ủi.Tính theo công thức: F2 = B.H2

+H2: Chiều cao của bề mặt trượt nói trên Thường H2 = (0.7  0.8) H = 0,7 m

Thay số vào tính ta có: Q= 1,04 (m3)

Lực nâng Smax trong trường hợp này được xác định từ phương trình mô men lấy với điểm

C và được xác định theo phương trình sau :

Smax=G TB l0+G d l r+Q l+P2.l+P1 m

r

Smax=3,218.1,314+0,55.1,986+1,04.2,068+0 ,16.2,068+19,461.0,256

Thay giá trị vào tính toán ta có: Smax= 19,64 (T)

-Lực nâng Smax phải thoả mãn: Smax  Sy

Sy=14.6 (T): Được xác định từ điều kiện ổn định, máy lật quanh điểm A- điểm tựa phíatrước của xích di chuyển

Kết hơp bài toán ta thấy điều kiện Smax  Sy được thoả mãn

*Lực nâng để tính toán sức bền của cơ cấu nâng được xác định theo công thức:

+Nđc=73.5 (kW): Công suất động cơ của máy kéo cơ sở

+Nn: Công suất tiêu hao cho cơ cấu nâng thiết bị ủi

+Nd: Công suất tiêu hao cho việc di chuyển máy

+Sy=14.6 (T): Lực nâng xác định theo điều kiện ổn định

+Vn=0.1 (m/s): Vận tốc nâng thiết bị ủi

+Vd=0.5 (m/s): Vận tốc di chuyển của máy khi làm việc, ứng với tay số I

+n=0.95: Hiệu suất cơ cấu nâng

+d=0.9: Hiệu suất cơ cấu di chuyển

+Tmax=11.5 (T): Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất của máy kéo

Thay số liệu vào công thức trên ta có: VP= 72.3 (kW)

-Với máy ủi điều khiển bằng thiết bị thuỷ lực ta xác định lực đẩy của pistong khi ấn sâucưỡng bức dao cắt vào đất ở giai đoạn bắt đầu đào Lúc đó phản lực của đất P,

2 hướnglên và được xác định từ phương trình cân bằng mô men với điểm lật B Xác định theohình vẽ sau:

l l

1

P

P 2

GtbS

0 A

+ k’, x, b, 1 được xác định như tính toán ở trên

Thay số liệu vào ta có: Sđ= 720 (N)

Lực đẩy phải thoả mãn điều kiện : Sđ  Sy'

+P2'=5.28 (T) được xác định trong tính toán ở trên

+ P1=11.5 (T) tính khi bất lợi nhất

Thay số vào công thức ta có: S’

y=2.8 (T) Như vậy điều kiện trên được thoả mãn4-Phản lực tại khớp liên kết giữa khung ủi và máy kéo

-Dưới tác dụng của các ngoại lực P1, P2, S và GTB, tại khớp C liên kết giữa khung ủi vàmáy kéo sẽ xuất hiện phản lực RC Phản lực này được phân thành hai thành phần XC và

ZC.Thể hiện trên hình vẽ sau:

P 1

P P 2

tb G

-Khi máy ủi làm việc trên bề mặt dốc thì các lực được tính là:

I.1-Dao cắt của bàn ủi gặp chướng ngại khi bắt đầu ấn sâu xuống đất.

-Trường hợp này tính cho máy ủi điều khiển bằng thuỷ lực Máy có xu hướng lật quanhđiểm O1, mô men gây lật chủ yếu do lực trong cơ cấu nâng S gây ra (H.4-10) Máy ủiđiều khiển bằng cáp ở trường hợp này thường không tính ổn định vì lúc đó lực nângtrong pa lăng cáp xem như bằng 0 ( S = 0)

+ML = S.l2 : Mô men gây lật máy ủi quanh điểm O1

+GT: Trọng lượng máy ủi

+ S: Lực trong cơ cấu nâng thiết bị ủi

Smax=G TB l0+P1 max[m+l cot g(δ +ϕ1]

r

Trong đó:

+P1max: Lực cản đào lớn nhất theo phương ngang khi dao cắt gặp chướng ngại vật

+l1, l2:Cánh tay đòn của các lực tương ứng GT , S với điểm O1

+Pb: Lực bám giữa cơ cấu di chuyển với mặt đất

+: Hệ số bám của máy kéo

+Gb: Trọng lượng bám của máy kéo

-ở trường hợp này vì điểm đặt của P1 là O và điểm lật O1 cùng nằm trong mặt phẳngngang nên khi tính toán, có thể xem phản lực tại khớp C do P1 gây ra có giá trị nhỏ vàkhông ảnh hưởng đến độ ổn định của máy Mô men gây lật máy quanh điểm O1 chủ yếu

do lực nâng S gây ra Khi dao cắt gặp chướng ngại vật thì lực P1 đạt giá trị lớn nhất vàđược xác định theo công thức:

GT

C

c X 1

P 1

P

O 2

-Theo tính toán ở trên ta có: Smzx= 7.9 (T)

-Thay các số liệu vào tính toán ta được: kôđ=

15.4×1.5 7.9×2.5=1.17

*Như vậy trong trường hợp này đảnm bảo điều kiện chống lật

I.2- Bàn ủi bắt đầu được nâng lên ở cuối quá trình đào.

-Khi đó phía trước bàn ủi có đầy đất, máy có xu thế lật quanh điểm O2 (hình vẽ trên).Trường hợp này để tính ổn định cho máy ủi điều khiển thuỷ lực Muốn nâng được thiết

bị ủi lên thì:

Lực nâng S phải thắng được lực cản do áp lực của khối đất trước bàn ủi tác dụng vàobàn ủi Khi đó điểm đặt của lực P1 được nâng lên, phương của lực P1 xem gần đúngtrùng với đường tâm của khung ủi tức là đi qua điểm C, nên phản lực XC tại khớp C do

P1 sinh ra sẽ tạo ra mô men giữ ổn định cho máy quanh điểm lật O2

-Mô men chống lật được xác định theo công thức:

MG=GT.l1+Xc.m = GT.l1+P1.m

Trong đó:

+Xc: Phản lực theo phương ngang tại khớp C do P1 sinh ra: Xc= P1

+P1: Lực cản theo phương ngang do áp lực của khối đất trước bàn ủi tác dụng lên khungủi

Thay các giá trị vào công thức trên ta có: MG=21.8 (Tm)

-Mô men lật do lực nâng S trong cơ cấu nâng tạo ra:

ML=S.l2

Thay các giá trị váo công thức tính chúng ta có: ML= 12.5 (Tm)

Hệ số ổn định đối với trường hợp thứ hai được xác định theo công thức:

*Như vậy đảm bảo điều kiện ổn định trong quá trình làm việc

xác định năng suất của máy ủi

-Công thức để xác định năng suất của máy ủi khi đào và chuyển đất

-Từ trước đến nay năng suất sử dụng của máy ủi khi đào và chuyển đất thường được xácđịnh theo công thức dưới đây:

+ Kd=: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ dốc nơi thi công đến năng suất của máy

ủi (Kd=0.55 khi lên dốc- Kd=1.50 khi xuống dốc)

+Kt: Hệ số tơi của đất

+Tck: Thời gian một chu kỳ làm việc của máy ủi (s)

*Xác định các thông số cơ bản ảnh hưởng đến năng suất máy ủi

-Theo công thức tính năng suất ở trên ta thấy năng suất sử dụng của máy ủi phụ thuộcvào hai thông số chính: V và Tck

-Thể tích khối đất trước bàn ủi V phụ thuộc vào các thông số profil của bàn ủi Thời gianchu kỳ làm việc của máy Tck phụ thuộc vào rất nhiều thông số như: Công suất , trọnglượng và vận tốc làm việc của máy, các lực cản tác dụng lên máy trong khi làm việc,

chiều dài quãng đường chuyển đất và đổ đất cũng như điều kiện thi công và tính chất cơ

lý của đất

Việc xác định chính xác hai thông số này có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác khi xácđịnh năng suất máy ủi

1-Xác định thể tích khối đất trước bàn ủi

a-Xác định thể tích khối đất trước bàn ủi theo phương pháp cũ:

Từ trước đến nay người ta thường xác định thể tích khối đất lăn trước bàn ủi theophương pháp gần đúng :

- Coi thể tích này như một hình lăng trụ có đáy là một tam giác vuông GSK Thể hiệntrong hình vẽ sau:

K

Trong đó :

+B, H: Chiều rộng và chiều cao của bàn ủi, m;

: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi

: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi

+Thông thường = 45: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi o nên:

V = B.H2/2 = 0.5 B.H2

Thay số vào công thức ta có: V=1.75 (m3)

Phương pháp cổ điển này đã bỏ qua nhiều thông số profil của bàn ủi nên thiếu sự chínhxác, dẫn đến việc xác định năng suất máy ủi không đảm bảo độ chính xác đầy đủ, gâykhó khăn cho việc đánh giá hiệu quả sử dụng của máy ủi Dưới đây xin đề cập đến một

phương pháp mới để xác định thể tích khối đất trước bàn ủi có kể đến tất cả các thông sốprofil của bàn ủi

2.Xác định thể tích khối đất trước bàn ủi theo phương pháp

- V1 được xác định theo công thức:

V1=

B∗H22∗tg ϕ V= 1.6

B∗H22∗tg ϕ

Thông thường đất ở trước bàn ủi với trạng thái tơi thì:  = 45o  tg: Góc chảy tự nhiên của đất ở trạng thái tơi.= 1

Vậy: V = 0.8 B*H2

-Thay giá trị vào công thức trên ta có : V=2.8(m3)

Xác định thời gian một chu kỳ làm việc của máy ủi

Xác định thời gian chu kỳ làm việc theo phương pháp cũ:

+t1 , t2 , t3 : Thời gian đào , chuyển - đổ đất và chạy không tải về vị trí ban đầu

+ntd : Số lần và thời gian một lần thay đổi tốc độ (vào số) Thời gian một lần thay đổitốc độ, thường từ 4 5 s ; n = 3  4

+mth : Số lần và thời gian một lần nâng hạ bàn ủi Thời gian một lần nâng hạ bàn ủi,thường th = 4  5s; m = 3  4

+tq : Thời gian một lần quay đầu máy ủi (nếu có ); thường tq = (10-15),s

+L1, L2: Tương ứng là chiều dài quãng đường đào, chuyển và đổ đất

- Dao cắt gặp chướng ngại vật trong khi đào đất.

- Nền đất ướt dính, không ổn định hoặc cơ cấu di chuyển bị mòn, gây hiện tượng trượttrơn cho cơ cấu di chuyển trong khi làm việc.v.v

-Ta thấy: Với một loại máy ủi nhất định, có công suất, trọng lượng không đổi thì năngsuất của máy phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài quãng đường chuyển đất L2 và hệ số trượttrơn của cơ cấu di chuyển trong từng giai đoạn làm việc của máy Chiều dài quãngđường chuyển đất càng lớn, hệ số trượt trơn càng lớn thì năng suất máy càng giảm

-Dựa vào công thức chọn trước chiều dài quãng đường chuyển đất L1 , với mỗi một loạimáy ủi nhất định thì các thông số của máy là không đổi, khi chiều dài quãng đườngchuyển đất L2 thay đổi, ta sẽ xác định được các giá trị năng suất của máy ứng với các giátrị L2 khác nhau

-Thay số liệu vào công thức tính trên ta tính được năng suất làm việc của máy ủi:

Q=67.2 (m3/h)

Xác định năng suất máy ủi khi san đất

-Sơ đồ xác định năng suất máy ủi khi san đất:

+: Góc quay của bàn ủi trong mặt phẳng ngang, độ.

+c: Chiều rộng mà bàn ủi trùng lên nhau giữa hai lần san, c = (0.3  0.5)+,m

+n: Số lần san đất tại một tuyến để đạt được độ phẳng theo yêu cầu n =13 lần+v: Vận tốc di chuyển của máy khi san đất, m/s- v là vận tốc số 1 hoặc số 2 của máy kéo

cơ sở

+tq: Thời gian một lần quay đầu máy ủi, s-tq= (10  15),

Tính cho chức năng xới

xác định các thông số cơ bản của máy xới

Thông số chính của máy xới

-Thiết bị xới thường được lắp trên máy kéo xích, giá trị lớn nhất của lực kéo được xácđịnh theo điều kiện bám :

T=Gb φ

Trong đó :

+Gb – trọng lượng bám của máy xới ở trạng thái làm việc

+ φ – hệ số bám của máy kéo cơ sở

+Trọng lượng bám của máy xới được xác định như sau :

* Khi trên máy kéo cơ sở có lắp thiết bị ủi phía trước và thiết bị xới phía sau :

G b

'

=G1+G2+G3=(1 35÷1 45 )G1 +G1– trọng lượng sử dụng của máy kéo cơ sở, không kể đến thiết bị làm việc kèmtheo

+G2 – Trọng lượng sử dụng của thiết bị xới

+G3 – Trọng lượng sử dụng của thiết bị ủi

-Theo tính toán ở trên ta có : Gb=21,72 (T)